最帅的化学家戴维下

话说拉瓦锡最早将生石灰纳入他的第一张元素表中，戴维在电解了苛性钠、苛性钾以后，将目光对准了生石灰。在当时，生石灰和苦土（氧化镁）、重晶石（硫酸钡）、碳酸锶合称碱土，因为它们的化合物都有着碱的特性，溶液可以让石蕊试纸变蓝。

戴维想，既然苛性碱都被电解了，就用同样的方法电解碱土。

可是一切并不像戴维想的那么顺利，电流经过的导线上似乎出现了金属的薄膜，但瞬间就变暗了。他建造了更大的电池组，可是事倍功半，只得到几小粒新的金属，还是跟铁丝的合金。

▲钙的发现者又是戴维。（哎，我为什么要说又啊？）

在戴维一筹莫展的时候，贝采尼乌斯出马了。

他写信给戴维，劝戴维不要用铁丝，而是用一个水银柱来通电。戴维一看就明白了，新的金属分离出来以后，溶解在水银里，形成汞齐，之后再将水银蒸发掉，剩下的当然就是纯的新金属。

戴维使用这种方法，一下子将钙、镁、钡、锶四种碱土元素都提取了出来，因为钙是从白垩中提取出来的，所以用白垩（拉丁文calcis）来命名这种新元素：Calcium。

戴维没有花多少时间去研究这些新的碱土元素，因为它们正是如自己预言的那样出现了：“之所以会认为钾有问题（轻、在水面上跳舞等），是因为我们看惯了旧金属，我们一定会再发现几种新金属，将钾和铁之间的空隙完全填满。”

▲钙，银白色的金属光泽。

除了上述几种元素以外，戴维年试图电解硼酸盐的水溶液，得到了一些棕色的沉积物，他认为这可能是一种元素。

后来他用钾去还原三氧化二硼，得到了一定数量棕色的硼，他也借此宣布这是一种新元素，成为硼元素的发现者。

后来，法国科学家盖吕萨克在高温下用铁还原硼酸得到了硼，证明了硼酸是硼的氧化物。但是，由于硼在高温下极易与氧化合，因此他俩制得的硼都不纯。

一直到年，美国化学家EzekielWeintraub才制得了纯硼。

▲高纯的硼是这样的，从分解出硼到纯硼的制得，花了年时间。

就这样，戴维总共发现了钾、钠、镁、钙、锶、钡、硼七种元素，是发现自然元素最多的化学家，堪称“元素之王”！

他并没有停止努力，而是准备用他的利器电流来挑战化学元素界的最高难度——分解氟化物。

一开始，他用氯化银和铂做容器，向氢氟酸通电，结果铂电极都被腐蚀了。

真是个厉害东西，竟然把白金都腐蚀！

“好吧，那我干脆用氟化物：萤石做容器好了！氟化物已经是被氧化之后的产物，总不能继续被氧化了吧。”戴维想。

他重新通电，结果这次阳极收集到了气体，戴维一检查，发现是老熟人：氧气。看来电解的是水，而不是氢氟酸。

惜可叹的是，在一次试验中，戴维的眼睛因此受伤，俊美的脸庞不再。他只好放弃继续氟的研究，年终50岁。

氟元素这座化学碉堡一直到70多年以后，才由莫瓦桑分离出来，这是化学元素史上另一座不朽的丰碑。

戴维成为权威之后，化学界拿不准的问题都得请他来鉴别，他又帮忙鉴别了好几种元素，我们一一道来

1，铝

话说拉瓦锡和他的朋友德莫乌将矾土（铝土矿）排在第一份元素名单中，但是德莫乌很谨慎的提到：矾土中可能存在一种金属元素。

几十年后，戴维在成功的用电流分解了钾钠镁钙之后，列在他案头的有几种物质：矾土、石英、锆石、绿柱石，经过一番工作，他在笔记中写道：

“我是多么的幸运，现在已经有十足的证据表明，这里面存在有我希望找到的金属元素，我将把它们命名为：硅（silicium）、铝（alumium）、锆（zirconium）、铍（glucium）。”

▲戴维的原话，我翻译的对吗？

上面四个单词除了锆（zirconium）以外都是“错别字”，硅被确认为是一种非金属以后，词尾从-ium变成-on被改名silicon；铍也被用绿柱石的名字来命名为beryllium；后来戴维把铝写成“aluminum”，也有人把它写成“aluminium”。

一直到年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）为了统一名称，金属的后缀都将改成“-ium”，铝的英文名就统一成“aluminium”

▲直到现在还有地方总是用“aluminum”，一字之差。

戴维并没有真正得到纯净的铝，而是只得到了铁铝合金。到了年，丹麦科学家奥斯特——就是物理课本上通过小磁针偏转发现电流的磁效应的那位——先将钾溶解在水银里，让得到的钾汞齐与无水氯化铝反应，得到了一团新的金属，从外观上看和锡很类似。

就这样，一直埋藏在众多矿物中的铝元素终于得见天日，跟人类见面了。

▲丹麦大师，他不仅在物理学、化学上都名垂青史，还是丹麦童话家安徒生的挚友。

2，碘

拿破仑战争时期，法国商人古多瓦得到这个工艺，立刻开办工厂，发了军火财，挣了很多钱。

有一天他发现装着海藻灰溶液的铜制容器腐蚀的很厉害，所以他前往自己的实验室，对此加以研究。

一天，结束了一个上午的实验，古多瓦蹲在一边吃饭，突然，不知道从哪里跑过来一只猫，窜上了古多瓦的实验台。古多瓦紧张的站了起来，却让那只猫更加惊慌，它忙不择路，先打翻了一个瓶子，又打碎了一个烧瓶，一溜烟逃走了。

▲碘元素的发现者：古多瓦。

古多瓦还没来得及生气，就发现两个瓶子里流出的液体混在一起，似乎发生了什么神奇的反应，一缕蓝紫色的“仙气”缓缓升起，这可是从来没见过的异象。

古多瓦查看了碎瓶子的标签，一个瓶子是海藻灰的酒精溶液，另一个瓶子是铁的硫酸溶液。他又重复了“猫的实验”，确实每次都会得到蓝紫色“仙气”，这种“仙气”冷凝之后竟然不会变成液体，而是直接凝固成一种暗黑色金属光泽的固体。

▲碘蒸汽是这种特殊的紫色。

古多瓦毕竟是一个商人，他没有能力判定“猫的实验”给他带来的究竟是什么新玩意。他把得到的这些样品邮寄给了法国当时最牛的科学家盖吕萨克和安培。

盖吕萨克分析之后认为，这要么是一种新元素，要么是一种氧化物。但他建议，因为它的蒸汽是紫色，如果最后判定这是一种新元素的话，就用希腊语中的紫罗兰（ioeides）来命名——iode。安培毕竟主要精力在物理，他拿不定主意后将样品又邮寄到大洋对岸的英国，给了大帅哥戴维，戴维立马判定这是一种新元素，并指出它跟氯的性质很相似。

当时的英法关系势如水火，戴维和盖吕萨克打了民族主义的鸡血，一场谁先鉴定出这是一种新元素的论战立马展开了。

不过他们俩都承认，是古多瓦发现了新元素，他们也都同意盖吕萨克的命名方案，将新元素命名为Iodine（加上卤素的后缀），翻译成中文是碘。

▲暗黑色，带有金属光泽的碘单质。

3，氯元素，也是戴维最有名的鉴定新元素的故事

话说可爱的舍勒发现了“火焰空气”之后，在瑞典乃至欧洲已经很有名了。化学家伯格曼请求他研究一下瑞典的一种矿石：软锰矿（现在我们知道就是二氧化锰），舍勒于是不辞辛劳的把眼光投到了这种黑色的松软矿物上。和之前一样，对待未知物质，首先要让它尝尝酸的味道。

他发现这种矿物不溶于稀硫酸，也不溶于稀硝酸，但是却溶于稀亚硫酸和稀亚硝酸。

如果把它放到浓硫酸里加热，也会溶解，并释放出一种气体，这种气体对舍勒来说再熟悉不过了，就是“火焰空气”——氧气。

▲黑乎乎的软锰矿。

软锰矿在面对盐酸的时候却完全不一样，舍勒的笔记本上这样记录：

“将一两盐酸加入半两磨细的软锰矿里，放置一小时，酸液出现深棕色，将一部分溶液倒入瓶中加热，则有热王水的气味出现。一刻钟后，王水的气味消除了，溶液变成无色透明。”

“因为要彻底了解这种新奇的东西，我拿出一个曲颈甑装上软锰矿和盐酸的混合物，用一个牛尿泡系在瓶颈，把曲颈甑放在热砂中加热。能看到牛尿泡扩张了，说明收集到了气体。等到瓶里不再反应，我取下牛尿泡，从外面就能看到里面有黄绿色，好像王水的样子。这种气体有特别的气味，简直让人窒息，闻了之后感觉伤肺。”

▲舍勒在用牛尿泡收集气体。

舍勒仔细端详起这种新的气体，这是一种绿色的气体，气味令人窒息。他又做了很多实验，在实验记录本上留下了这些文字：

“只跟水少量化合，使水有微酸味；遇到可燃物质（氢气），即变成盐酸。”

“不能用木头塞封装，这种气体可以使木头变黄。”

“蓝色试纸全部变白；所有植物的花——红的、蓝的、黄的——不久都变白；绿色植物亦然。变白后的植物无论用酸还是碱，都无法复原。”

“在这种气体中的昆虫立刻就死去，火也立刻熄灭。”

“几乎所有金属都会跟这种气体反应。尤其注意到，将黄金放到这种气体的溶液中，再加入氨气，可以化合生成雷酸金。”

我们不要忘了，舍勒终其一生都是“燃素理论”的笃信者，他对待“火焰空气”是如此，见到“绿色气体”还是如此，他竟然把它当成是“脱去燃素的盐酸”。

所以，我们可爱的舍勒只是一个优秀的实验化学家，而无法成为拉瓦锡、戴维那样的一代宗师。

▲氯气的水溶液叫做“氯水”。舍勒的记录本中提到了很多化学反应，方程式你可以写得出来吗？

燃素理论很快就被拉瓦锡推翻了，所有化学物质都要被重新解释了。法国化学家贝托莱盯上了这种绿色气体，他发现将这种绿色气体溶解在水中之后，受到光照，就会释放出氧气，剩下盐酸。

他想当然的认为：绿色气体=盐酸+氧气，干脆叫它“氧化盐酸”。

拉瓦锡在确认氧是一种元素以后，认为凡是酸都含有氧元素，氧就是“酸素”。那么，盐酸也不例外，其中也含有酸素。

既然这种绿色气体是“氧化盐酸”，那就说明它含有更多的酸素，是更强的酸。

▲拉瓦锡的好朋友：贝托莱。

这是想当然的推理，然而之后的化学家们一直没有从绿色气体里分解出来氧气。

-年间，法国科学家盖吕萨克让“氧化盐酸”通过红热的木炭，试图将其中的氧还原出来，未果。他又试图将干的氯化银跟硼酸酐和碳一起共热，竟然得不到盐酸。

而如果有水存在，则马上就会得到盐酸，这似乎说明氯化银中是不含氧元素的。

盖吕萨克曾在笔记本上这样写到：“如果假设‘氧化盐酸’是一种元素，就能解释这些现象。”后来他又放弃了之前的假设：“似乎把‘氧化盐酸’看成化合物可以解释的更好”

▲气体三定律的提出人之一：盖吕萨克。

这个问题最终只能留给当时的戴维“权威”一锤定音，他研究了磷、锡跟“氧化盐酸”的化合物，发现很多现象存在矛盾：“法国化学学派所持的见解，在细致的考察之前，表面上看起来蛮漂亮并令人满意，但从我们现在的知识来考察，它不过是建立在假设的基础上。”

他又拿出他的独门暗器：电流，对着“氧化盐酸”放电几个小时，甚至导致了强烈的爆炸，“氧化盐酸”仍然没有什么变化。他又用电流“考验”磷、锡跟“氧化盐酸”的化合物，也没有氧分离出来。

“看来，‘氧化盐酸’根本就不是什么酸。”他的脑里产生了一个新的想法，“可以认为，氢是盐酸的一个基团，而所谓的‘氧化盐酸’只是盐酸的一个酸化要素。”

就这样，戴维又一举拥有了两个发现：

1、“氧化盐酸”并不是什么化合物，而是一种元素，他根据它的绿色，将它命名为“氯”（Chlorine）。戴维发现的新元素已经够多了，没必要没有抢功，他仍然把发现“氯”元素的功劳归于舍勒。

2、酸也是可以不含有“酸素”——氧的，盐酸就是一个典型，这种类型的酸叫做“无氧酸”，类似的还有硫化氢、溴化氢，而我们熟悉的硫酸、硝酸等叫做“含氧酸”。

▲戴维和法拉第在实验室里。

如果要问你是谁发明的电灯，大多数人都会回答爱迪生，其实在电灯的发展史上，戴维称第二，没有人敢称第一。

早在年，他就做了一个这样的实验，他用强大的电池组给一个很薄的铂金片通电，让铂金片达到了炽热的程度，发出强光。

这算是最早的白炽灯了，他在皇家学院的报告会上给观众做了演示，吸引了不少眼球。可惜这最早的“铂金灯”既不够亮，也非常不持久，无法得到商业化。

但这确实算最早的“电”灯，之后的历史上，大家都是在戴维的道路上不断攀登，把电灯不断优化而已。

十几年后，戴维又发现了一个神奇的现象，当时他想试验气体在不同温度下的可燃性，于是将煤气和空气鼓入一个装有铂金丝网的气缸里，让它们按照不同比例在不同温度下燃烧。

在一次试验快结束的时候，戴维鼓入更多的煤气，希望将火焰熄灭。奇怪的事情发生了，火焰两三秒后确实熄灭了，但那个铂金丝网却一直闪耀着，好几分钟也不暗淡下去。

难道是戴维老眼昏花了吗？戴维将气缸带入暗室，眼睛瞪圆了朝气缸里窥探，没错啊，这里确实没有火焰，但铂金丝网却一直闪耀着，仿佛有看不见的“三味真火”在烘烤着它们。

现代人复制的戴维实验，我在一个俄文网站上找到的，不容易啊！

戴维被这一奇怪现象惊呆了，他换了不同材质的丝网，发现只有铂和钯会产生这种现象，而铁、铜、银、金、锌等金属都做不到这一点。他又尝试将铂金丝网冷却到0度左右，发现在如此低温下氢气也能和氧气化合。

原来，不需要明火，也不需要高温，一些反应就可以发生，这真是千百化学工作者梦寐以求的！

可惜的是，没多久戴维就病倒了，他没来得及对这个现象进一步研究。现在我们知道，他发现的就是非均相催化！

戴维真堪称化学上帝的宠儿，随随便便就是一个跨越时代的大发现。

▲铂的表面很容易吸附氢（红色小球），可以和氧气在常温下反应。

戴维的发现给后来的化学家们留下了很好的课题，80年后的奥斯特瓦尔德研究了用铂催化氨接触氧化制取硝酸的机理，似乎听起来没什么了不起的。

但如果没有奥斯特瓦尔德的研究，哈伯的合成氨就只能老老实实做化肥，而不是按照他原本的目的去做火药。奥斯特瓦尔德凭借这个研究获得了年诺贝尔化学奖。

▲年诺贝尔化学奖得主：奥斯特瓦尔德。

要问戴维一辈子最大的发现是什么？

有人会说他发现的钠、钾等新元素，有人会说他发明的煤气灯，还有人会说是他威力无穷的电池组。戴维自己的答案：“我最大的发现是法拉第。”

年12月的一天，“戴维爵士”正在家里养病，仆人把一大堆邮件整整齐齐放到沙发旁边的茶几上。

戴维随手取出一只最大的信封，里面竟然是一本厚厚的书，足有页。硬封面上烫了金字《戴维爵士讲演录》。

奇怪！那个出版商连招呼都不打一声，借了我的名字出书？

再翻开内页，原来这多页书竟是用漂亮的字体手工抄写的，而且带附了不少精美的插图。戴维一下子坠入云里雾中，莫名其妙了。

书中落下一张信笺：

尊敬的戴维爵士：

我是一个订书学徒，很热爱化学，有幸听过您4次讲演，整理了这本笔记，现送上。如能蒙您提携，改变我目前的处境，将不胜感激云云。

——迈克尔·法拉第

戴维将信看了两遍，想到自己也是贫苦出生，多亏了贵人相助才有了今天，不由动了恻隐之心，提起大鹅毛笔写了一封回信：

先生：

承蒙寄来大作，读后不胜愉快。它展示了你巨大的热情，记忆力和专心致志的精神。最近我不得不离开伦敦，到一月底才能回来，到时我将在你方便的时候见您。我很乐意为你效劳，我希望这是我力所能及的事。

——戴维

▲作为戴维（左）助手的法拉第（右）正在努力的清洗仪器。

很快，法拉第如愿以偿进入戴维的实验室，成为戴维的助手，从刷洗仪器开始做起。

他非常珍惜他的工作，总是把仪器洗刷的特别干净，一直到“水既不聚成水滴，也不成股流下”才作罢，简直到了“洁癖”的地步。

年，戴维开始指导他独立开展研究，第一项课题就是“氯气的化学性质”。他通过氯和乙烯、乙烷发生取代反应，得到了四氯乙烯和六氯乙烷，他还在氯水饱和溶液中发现了水合氯晶体（Cl2*8H2O）。

有一次，他想观察氯气加热和冷却之后的变化，他用了一个封闭的U型管，一端加热水合氯晶体，另一端放到冷却剂里冷却。他发现冷却端总是出现一些黄绿色的油状物，他的洁癖让他一阵敏感：“难道管子又没有洗干净吗？”他又仔细冲洗了其他U型管，不管冲洗的多干净，重复实验以后，那些油状物还是会出现。

他终于忍无可忍，将U型管锯开，管中一下子冲出一股黄绿色气体，其中的油状物也不见了。

他这时才明白：冲出的黄绿色气体就是氯气，原来管中的油状物是液体形态的氯，是高压下的氯气冷却之后的产物，法拉第的“洁癖”帮助他发现了液氯！

▲在7.4个大气压下，氯气液化成黄绿色的液体。

在这之前，“气体是一种永恒体”的论断被科学界奉为真理。法拉第的发现让人们意识到气体、液体、固体都只是同种化学物质不同的“相”，是可以相互转变的。

紧接着，法拉第又用同样的方法液化了二氧化硫、硫化氢、笑气、二氧化氯、磷化氢、氰气、溴化氢、四氟硅烷、二氧化碳，开辟出一条液化气体的道路。

法拉第还发现，有一些气体，比如甲烷、氧气、氢气、氮气、一氧化碳等等，在常温下无论用多高的压力都无法液化，他把这些气体叫做“永久气体”。这些问题就留待后面的低温物理学家去解决了。

▲法拉第独自在实验室。

晚年的戴维让粉丝们大跌眼镜，他后来跟一位富裕的贵族寡妇结了婚，让众多追求者大失所望。在结婚前夕，他被授予准男爵的称号，从此以后，他的名字“汉夫里*戴维”前面多了一个“爵士（Sir）”头衔，大家都被迫叫他“戴维爵士”了。

更为人遗憾的是，他竟然开始压制法拉第，这段有了好的开头的师徒佳话让人猜不到结局。

这要从丹麦物理学家奥斯特的故事讲起，年，奥斯特正在给学生们上课，他摆弄着复杂的电路，不时的按下开关，打开和关闭电池。

恰好电池不远处放了一个上次实验未来得及拿走的小磁针，他惊奇的发现，每当电路打开，小磁针就像受了刺激一样偏转一下，等到电路闭合的时候，小磁针又回到原位。

在课堂上，教师还是需要顾及自己的颜面，可不能弄些自己说不清楚的东西。等到奥斯特回到实验室，他立刻开展了数十次实验，终于得到结论：电流周围有磁场。

由于电流就是运动的电荷，也就是说运动的电荷产生磁场，电和磁终于走到了一起。

▲哥本哈根的奥斯特公园。

奥斯特的发现很快传到了戴维耳朵里，他想到，既然电流可以让小磁针偏转，那就可以用电流来驱动其他物体。戴维做了几次尝试，都失败了，这时的戴维已老，没太多心思在新发现上了，他的徒弟法拉第拿起接力棒，继续研究下去。

法拉第在一个装了水银的槽子中心放了一根磁铁，产生了一个环形的磁场，然后将一个导线插入槽中，通电以后，导线就稳定的绕着正中的磁铁转圈。电动机的雏形诞生了！

年轻的法拉第过于兴奋，没有知会戴维，就独自发表了论文。

戴维“爵士”大为光火，还把不把我这个师傅放在眼里了！戴维动用他在皇家学院的权力，把法拉第调到其他岗位上，不让他从事电磁学方面的研究。

曾经的亲密师徒，却因为这样一件小事反目成仇，戴维也因此在科学史上留下了不光彩的一页。法拉第只能利用闲暇的碎片时间继续

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